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ゲリラ豪雨による下水道の氾濫をマンホールのセンサーで把握する技術

頻発するゲリラ豪雨。下水道の氾濫を防ぐには?

近年、積乱雲の発生による「突発的で局地的な大雨」、いわゆる「ゲリラ豪雨」が頻発してします。気象庁によれば、2014年に1時間の雨量が50ミリを超える短時間強雨の発生回数(1000地点で観測)は237回を記録。1976年からの長期的な統計では、増加傾向が明瞭に表れています。

このようなゲリラ豪雨により、都市部を中心に下水道が氾濫し、浸水被害が多発しています。下水道氾濫の兆候を精度よく検知するためには、水位計測機能を備えたセンサーを管路施設のマンホールに設置するのが効果的です。しかし、これらのセンサーは1台あたりの運用コストが高く、広域への設置が困難でした。

そのため、センサーの設置数をできるだけ少なくすることが求められますが、従来、センサーの設置は人の「カン」や「経験」に頼っていた部分が大きく、ICTを活用して効果的に設置個所を決定することが期待されていました。

センサーを設置するマンホールの数を減らし、運用コストを90%削減

そこで富士通研究所は、都市部の地形や下水道管路の形状・距離によって生じる上流から下流までの水の流れの所要流水時間(流下時間)を分析し、センサーを組み込むべきマンホールの「場所」と「数」を決定する技術を開発しました。


下水の所要流水時間に基づくセンサー設置箇所の決定


従来例と本開発技術でのセンサー設置箇所の比較

下水が上流から下流に流れるのに必要な時間を計算し、この時間を考慮して上流域の水位変化と下流域の水位変化の関係性を算出。これにより、関係性の弱い箇所へのセンサー設置を省き、設置すべきマンホールの場所と数を確定します。

この技術により、全体の約5分の1のマンホールにセンサーを設置するだけで、下水道全体の流れを把握・予測できるようになり、初期設置費用を約5分の1以下に抑えることができます。

同時に、代表的な降雨パターンに対して、センサーの状況を考慮しながら消費電力を制御することもできます。これにより、測定精度を維持しながら消費電力を最大で70%削減し、太陽光発電のような自然エネルギーのみでの運用を想定すると、1台あたりの運用コストを従来の約90%削減することが可能になります。


状況を考慮したセンシング省電力制御技術

突然のゲリラ豪雨に対し、しかるべき備えを

下水道氾濫の兆候を予測することにより、例えば、雨水が溢れそうな個所には事前に土のうを積んでおくなど、さまざまな対策を取ることができます。今まで事後に行っていた対策を事前に行うことにより、浸水の被害を最小限に抑え、防災につなげることが可能になるのです。

富士通研究所では、センシングデバイスのさらなる省エネやコスト削減を進め、2015年度中の実用化を目指します。今後は、センサーを多数設置することに加え、センシングデータの利活用方法などの検討を進め、災害に強い国づくり、街づくりに貢献していきます。

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